机械工业第九设计研究院股份有限公司
数字赋能 融合创新 ――欧特克集成式工厂建模解决方案助力一汽红旗新能源汽车工厂 BIM 转型应用
案例研究
分享此案例
机械工业第九设计研究院股份有限公司采用欧特克提供的解决方案完成了 BIM 转型。
目前九院在项目方案规划阶段主要使用AutoCAD®以及Civil 3D®进行厂区道路和管网的设计;在项目设计阶段主要采用Autodesk Revit®进行正向设计，使用Autodesk Navisworks®进行模型汇总及碰撞检查;在施工交付阶段，采用Autodesk ReCap®进行点云的模型处理，使用Autodesk 3ds Max®进行模型渲染，完成施工和交付方面的动画。同时，九院采用欧特克集成式工厂建模解决方案，将产线BIM与建筑BIM相融合，使工厂项目各专业能够有效的集成在一起，从而实现协同设计。
李丰 机械工业第九设计研究院股份有限公司 高级研发工程师
机械工业第九设计研究院股份有限公司（简称九院）被誉为“中国汽车工厂设计的摇篮”。其主要业务包括哪些？这些汽车主机厂工厂项目有哪些特点和挑战？以及在数字化转型的过程中会出现哪些变化或问题？九院高级研发工程师李丰和欧特克分享了他的经验和见解。
工厂项目需要服务于生产，所以生产线设备是非常重要的一部分，这样我们必须将产线BIM与建筑BIM融合，也就是欧特克所说的集成式工厂建模。另外，工厂BIM也可以服务于全生命周期，从设计、施工到运维，BIM模型都可以发挥巨大的价值，并且为工厂的下一次技术改造升级做好数据储备。过去各专业之间的数据割裂严重，质量也不尽如人意，现在使用欧特克解决方案，工厂项目各专业能够有效的集成在一 起，实现协同设计。
— 李 丰 高级研发工程师 机械工业第九设计研究院股份有限公司
焊站通廊｜图片来源于机械工业第九设计研究院股份有限公司
机械工业第九设计研究院股份有限公司(以下简称九院)始建于1958年，是我国专业从事汽车工厂规划、设计和建设的甲级设计研究院，是国家高新技术企业和国家级工业设计中心单位，被誉为“中国汽车工厂设计的摇篮”。
九院坚持以市场为导向，以创新为引领，持续推动业务转型升级，致力于在科研、工程咨询设计、工程项目管理和总承包等方面，为客户提供全过程技术服务。公司连续6年进入全国勘察设计综合实力百强，全国工程总承包工程项目管理百强。九院拥有专业技术人才725人，其中全国工程勘察设计大师4人，省级设计大师5人，享受国务院政府津贴13人，吉林省及长春市有突出贡献专家创新拔尖人才13人，各类省部级以上专家人才223人。公司客户主要为中大型的汽车主机厂以及汽车的配件企业，项目分布全国各地。在商用车方面主要有一汽解放、陕汽、厦门金龙、一汽大连客车厂，在乘用车方面主要有一汽大众、天津丰田、沃尔沃，吉利、长城等。
数字化发展引领辉煌战绩
这些辉煌成绩的取得，源于九院一次次重大的选择，应用BIM就是其中的一次重要转型。谈到九院为什么要做BIM转型时，机械工业第九设计研究院股份有限公司高级研发工程师李丰认为，制造业永恒不变的就是变化，技术迭代导致工厂技术的越来越繁琐，对于汽车行业三年一小改，五年一大改已经成为常态。尤其近年来新技术的不断崛起，小批量，个性化，柔性生产导致产线更改变得越来越多，所以传统的二维设计方式已经不能满足设计要求。那么采用数字化手段，就是要完整应对制造业全过程的挑战。
九院的数字化发展历程大致经历了三个阶段。从2006年开始尝试应用三维进行方案表达，主要用一些示意性的模型进行方案的摆放，方便与业主进行方案的沟通。从2010年左右，九院进入数字化的全面起步阶段，主要依托项目团队在建筑设备各个环节上进行三维的设计，这个阶段更注重最终成果的交付。从2018年九院进入了整合创新阶段，自身的设计手段提升优化降本，最后实现整个过程的数字化升级。
九院高度重视数字化技术，在整体战略规划中，将数字化应用行业领先作为公司的战略目标之一，这也是九院的内驱力和外驱力共同作用的结果。九院通过满足不同客户市场需求，包括工程质量、建设周期、以及业主希望提升沟通效率的要求等，掌握项目的进度问题及时的闭环解决，形成自身数字资产，为工厂运维提供数据支撑等，这些共同形成了数字化应用的外驱力。对内九院实现自身提质降本，包括全面提升设计质量，减少因图纸问题产生的设计变更；降低施工和采购的成本;深化设计技术能力跨越式提升，实现业务拓展，加强工程的全过程掌控能力，核心竞争力快速提升。
欧特克解决方案助力九院完成BIM转型
九院的BIM转型主要采用欧特克公司提供的解决方案。目前九院在项目方案规划阶段主要使用AutoCAD以及Civil 3D进行厂区的道路和管网的设计。在之后的项目设计阶段，主要采用Revit进行正向设计，使用Navisworks进行模型汇总及碰撞检查。在施工交付阶段，九院采用ReCap进行点云的模型处理，使用3ds Max进行模型的渲染，完成施工和交付方面的动画。
红旗新能源工厂项目是机械工业第九设计研究院股份有限公司最具代表性的项目之一，项目位于长春汽车产业技术开发区，占地面积75.6万平，建筑面积约43.5万平。项目包含冲焊联合厂房、涂装车间、总装车间、电池电驱车间、污水处理站，还有联合动力站房、物流配送中心等。总投资在80亿人民币，是中国一汽红旗发展战略的重点工程，也是助力长春市区域经济发展的重要项目。
该项目从规划之初，就遇到了前所未有的挑战。机械工业第九设计研究院股份有限公司高级研发工程师李丰介绍说，该项目的交付质量和周期都远高于以往的项目，而且业主在任务书中明确提出要打造国际一流、国内领先、智能柔性绿色的数字化工厂，要建设一座满足红旗产品生产需要的“新高尚”现代化智能工 厂。这就需要我们数字和现实工厂的双交付。 借助欧特克集成式工厂建模解决方案，九院将整个工厂的全生命周期划分为5个阶段，分别为：规划阶段、设计阶段、验证阶段、建设阶段、运营阶段。这每个阶段都应用了BIM技 术，这也为下个阶段提供了数据模型，来自现场的采集数据和设计的数据的联动，完整的支持了数字孪生工厂的建设和运营。
图片来源于机械工业第九设计研究院股份有限公司
Navisworks解决碰撞干涉问题
红旗新能源工厂项目在完成过程中存在很多的困难，协同不同专业建设就是以往困难且复杂的环节。李丰介绍说，一个项目工厂有二三十个专业参与其中，建筑设计和之后的指导施工会存在很多困难，再加上几十个设备供应商和施工方。各类机械软件的格式与BIM模型的整合会遇到各种问题，其中一方的变更，所有的模型整合还需要再更新一遍，耗时耗力，也非常容易出错。
最终九院利用Navisworks进行模型的汇总以及碰撞检查，Navisworks软件不仅可以兼容九院应用的各种三维软件，而且可以接入业主方、 施工方、设备供应商的模型格式。同时还可以兼顾模型的轻量化，流畅度也非常好。机械工业第九设计研究院股份有限公司高级研发工程师李丰如是说。
在项目施工阶段干涉问题会直接影响整个项目的交付进度和施工成本。如涂装车间的一些干涉问题:消防排烟管道和喷气室的碰撞;雨水管道和工艺设备通道的占位干涉;消防排烟管道和机械化升降机的干涉;喷气式平台和平台上方的管路;还有间距需要保证检修等。九院利用Navisworks很好的解决了项目中的干涉问题。李丰说，整个项目利用Navisworks在设计阶段解决碰撞问题超过2000个;同时利用Revit进行正向设计，还解决了一些复杂的基础碰撞。尤其在总承包项目中对节约工期，减少因反复建造造成的成本浪费有很大的帮助。
在项目中李丰和他的同事们还总结出利用 Navisworks软件进行碰撞调整流程优化。从最初的整个循环5天左右，优化到了一次评审只需要2-3天的就可以完成。李丰强调说，我们通过使用以Navisworks和Revit为主的欧特克平台，完成了整个的建筑模型和设备模型的整合。不同专业内外部之间，通过协同平台进行在线的协同。协同平台提供了一个流程化标准化的全过程的管理系统，确保了项目团队和信息集成统一。使我们设计中的错漏碰减少了50%以上，最终成功的将虚拟及现实工厂交付给业主，实现工厂的数字化运维。
图片来源于机械工业第九设计研究院股份有限公司
BIM模型在红旗新能源工厂项目中的应用
在BIM模型的应用方面，首先的应用方面是在复合计算。暖通专业通过设置地理位置、环境、能耗、建筑材料、构造类型等信息进行空间负荷计算，利用数据辅助设计人员进行设备选型。另外，在红旗项目中，还完成了照明模拟。电气专业模拟现场的光照环境，不再依附于传统数据，真正实现了设计与施工现场相互结合，在设计之初不断考虑空间环境对灯光效果的影响，从而有效的更改灯具参数和排布位置，使得照明设计更加精准，节约能源消耗。
焊装车间的焊烟造成的危害在以往是比较严重的，现在九院通过Revit软件，用数据有依据的对方案进行优化，利用分析数据优化送风、排风风口布局，指导焊烟处理设备选型，降低焊烟危害，最终满足职业健康的要求。
另外，在土建的施工过程中，利用激光扫描对关键部位进行精准的扫描，然后将ReCap处理后的点云数据与设计模型比较，可以第一时间发现差异的位置，以便及时纠正。这样可以避免随着施工的深入后期无法修改或修改后产生巨大工作量。公用管线这部分也会出现施工的偏差，将扫描出的三维模型与设计模型比对，可以分析是否对后续施工有影响，如果产生影响就及时通知整改;如果不产生影响，设计部门会调整设计模型，这样会大大提升施工的效率。
机械工业第九设计研究院股份有限公司高级研发工程师李丰最后强调说:“工厂BIM与民用BIM的最主要区别在于工厂项目需要服务于生产，所以生产线设备是非常重要的一部分，这样我们必须将产线BIM与建筑BIM融合，也就是欧特克所说的集成式工厂建模。另外，工厂BIM也可以服务于全生命周期，从设计、施工到运维，BIM模型都可以发挥巨大的价值，并且为工厂的下一次技术改造升级做好数据储备。过去各专业之间的数据割裂严重，质量也不尽如人意，现在使用欧特克解决方案，工厂项目各专业能够有效的集成在一起，实现协同设计。接下来，我们还会将之与现实的IoT连接，再次提高工厂的运维效率。
未来，机械工业第九设计研究院股份有限公司将继续致力于实现数字化转型，通过数字业务化，业务数字化，为业主提供更高效、更完善的工厂模式。”
分享此案例
隐私 | Cookie 首选项 | 报告不合规情况 | 使用条款 | 法律 （英文） | | 京ICP备19053430号-1 | 
京公网安备 11010502047539号